廢棄耐火材料的再利用工藝

1、廢棄耐火材料的再利用工藝一前言耐火材料是鋼鐵冶金行業(yè)的重要輔助材料，在鋼鐵企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。我國(guó)目前年消耗耐火材料約1 000萬(wàn)t,廢舊耐火材料達(dá)到400萬(wàn)t,若能使廢舊耐火材料循環(huán)利用，還可大幅度降低耐火材料的制備成本，并帶動(dòng)鋼鐵行業(yè)工業(yè)產(chǎn)品的成本下降與發(fā)展必將帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。目前， 國(guó)內(nèi)廢棄耐火材料的再生利用還處于剛剛起步階段，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)廢棄耐火材料的開(kāi)發(fā)利用比我國(guó)早。我國(guó)耐火材料的再生利用率還不高，僅達(dá)到20，冶金行業(yè)廢舊耐火材料回收利用率約為40。目前，多數(shù)企業(yè)的廢舊耐材基本上采用掩埋處理，即使再利用， 也基本上是簡(jiǎn)單的加工與摻人，沒(méi)有與科學(xué)的再生技術(shù)結(jié)合起來(lái)，因此沒(méi)有

2、產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是， 目前有關(guān)的試驗(yàn)研究顯示：采用高比例的廢舊耐火材料可以制成優(yōu)質(zhì)的耐火磚、澆注料、搗打料、修補(bǔ)料、濺渣護(hù)爐料、 出鋼口填料、引流砂和造渣劑等非常有價(jià)值的產(chǎn)品，而且產(chǎn)品性能可接近或達(dá)到原產(chǎn)品的水平，有些還可以超過(guò)原產(chǎn)品的水平。因此， 在耐火原材料市場(chǎng)不斷漲價(jià)，耐火制成品市場(chǎng)價(jià)格受用戶(hù)成本需求而不斷降低的今天，充分發(fā)揮廢舊耐材作為耐火制成品的替代物，通過(guò)技術(shù)手段，進(jìn)一步提升其利用價(jià)值，具有重要的意義。二廢棄耐火材料的加工處理耐火材料在使用過(guò)程中，因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、滲透、擴(kuò)散、溶解，會(huì)導(dǎo)致其變質(zhì)或侵蝕，而且在拆除后堆放過(guò)程中，其表面會(huì)受到環(huán)境雜質(zhì)的粘附。因此，再生利用

3、前必須進(jìn)行分類(lèi)揀選、清洗、去除滲透層、破碎加工、篩分除鐵等處理。(1)殘磚的加工流程首先按照材質(zhì)對(duì)殘磚進(jìn)行分類(lèi)，然后去除粘附殘磚表面的殘鐵、殘?jiān)龋瑢?duì)于鎂碳磚、鋁碳磚等含碳制品磚還需進(jìn)行水化處理。然后進(jìn)行鄂式粗破碎和雙棍細(xì)破碎，再經(jīng)過(guò)三輥磁選機(jī)進(jìn)行磁選除鐵處理，磁選后的顆粒送至振動(dòng)篩中，進(jìn)行篩分，得到不同顆粒規(guī)格的產(chǎn)品。(2)耐火澆注料殘襯的加工流程與殘磚加工流程相似，對(duì)殘襯料進(jìn)行破碎，取得不同規(guī)格顆粒料后配人澆注 料中使用。也可以將破碎后的殘襯料放入特殊容器中加水強(qiáng)力攪拌，獲取澆注料殘襯中的骨料，如剛玉、亞白剛玉、莫來(lái)石、尖晶石等，可替代正品原料用于澆 注料中使用。三.廢棄耐火材料的再生技術(shù)

4、耐火澆注料殘襯經(jīng)處理可得到再生剛玉、莫來(lái)石、碳化硅及尖晶石骨料，用 于部分代替成品原料使用。生產(chǎn)工藝與前面敘述的過(guò)程相似，而其中的攪拌介質(zhì) 則采用一種特殊的化學(xué)試劑。具體操作流程如下：首先對(duì)耐火澆注料殘襯按各材 質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，然后去除粘附在殘襯表面的殘鐵、 殘?jiān)?；?jīng)顆式破碎后投入特制 的分離設(shè)備中，加入液態(tài)化學(xué)混合試劑，在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行攪拌，使假顆粒中 的基質(zhì)部分在化學(xué)制劑、攪拌摩擦、一定溫度的多重作用下與致密耐火骨料顆粒 料分離；48 h后95%的耐火骨料顆粒與基質(zhì)料分離，得到與正品料指標(biāo)基本相 同的回收顆粒料。廢棄耐火材料顆粒分離獲得再生料，改變了廢棄料只能配入使 用的方法，擴(kuò)大了廢料的

5、使用范圍，使配入法造成的配方不穩(wěn)定性、制品性能不 易控制性等得到了根本的解決。再生料顆粒外形與正品料具有同樣的棱角，其物 理和化學(xué)指標(biāo)與正品料基本相同。因此其加入制品不受配入量的限制，可以作為 標(biāo)準(zhǔn)配方的顆粒使用，確保了制品的性能。廢料直接破碎配入的最大缺點(diǎn)是混入對(duì)高溫性能有害的雜質(zhì)，再生顆粒的加入實(shí)現(xiàn)了無(wú)雜質(zhì)的配比，可代替正品料顆粒，其成本只有正品料的 65%左右。由于電熔耐火顆粒是高能耗制品， 從含有剛玉、亞白剛玉、碳化硅、莫來(lái)石等材質(zhì)的廢棄耐火材料中分離獲得顆粒 料，使廢料利用附加值得到顯著的提高。litA .才才用卜7Km用一般廢棄耐火材料處理的流程圖收H分姆法國(guó)Valoref公司的廢

6、棄耐火材料回收加工處理流程圖四.廢棄耐火材料的分類(lèi)利用對(duì)于鋼鐵行業(yè)，耐火材料的種類(lèi)很多且成分復(fù)雜。為更好的利用廢棄耐火材 料，應(yīng)將其按主要的化學(xué)成分進(jìn)行分類(lèi)，具體如下：(1)廢鎂碳磚回收的廢鎂碳磚可以全部予以利用，配加到諸如鋼包渣線(xiàn)自由面使用的鎂碳 磚混合料中，配比為 30%"-50%。利用前后回收的廢鎂碳磚所有性能均大于標(biāo) 準(zhǔn)指標(biāo)。因此，廢鎂碳磚的回收利用是完全可行的。(2)廢鋁鎂碳磚廢鋁鎂碳磚在生產(chǎn)同材質(zhì)的鋁鎂碳磚時(shí)可適量配加。并可以把廢鋁鎂碳磚破 碎成細(xì)粉，生產(chǎn)同材質(zhì)的耐火泥，用于砌筑鋁鎂碳磚。(3)廢鋁碳化硅磚將廢鋁碳化硅磚破碎成細(xì)粉，生產(chǎn)同材質(zhì)的耐火泥，用于砌筑鋁碳化硅磚。

7、破碎的顆粒料也可部分用于生產(chǎn)鋁碳化硅不定形耐火材料，如高爐爐前用的渣溝澆注料、渣溝搗打料、渣鐵溝溝蓋等。（4）廢鎂磚、鎂鉻磚廢鎂磚、 鎂鉻磚經(jīng)破碎后適量配加生產(chǎn)鎂磚、鎂鉻磚原料中，還可以適當(dāng)配加在鎂質(zhì)擋渣堰板原料中，并可加工成細(xì)粉用于生產(chǎn)耐火泥。（5）廢高鋁磚（含莫來(lái)石及剛玉質(zhì)磚）廢高鋁磚可加工成細(xì)粉用于生產(chǎn)耐火泥，顆粒料可部分用于各種使用溫度不超過(guò)1 400的高鋁耐火澆注料及可塑料的生產(chǎn)，如鋼包蓋用澆注料，各種修補(bǔ)用可塑料。（6）廢輕質(zhì)磚可用于生產(chǎn)輕質(zhì)耐火澆注料及輕質(zhì)隔熱火泥粉料。（7）耐火澆注料殘襯選以剛玉、莫來(lái)石、碳化硅、尖晶石等為骨料的耐火澆注料殘襯，經(jīng)破碎得到的各級(jí)別殘襯顆粒料，經(jīng)除

8、鐵處理后可直接用于生產(chǎn)耐火搗打料、綜合筑爐用的耐火澆注料等。如在生產(chǎn)大溝搗打料時(shí)，配加回收的高爐主溝澆注料殘襯（加入量為7O ）。五.寶鋼用后廢棄 MgO-C專(zhuān)（鎂碳磚）的再生利用寶鋼分公司每年產(chǎn)生的用后廢棄耐火材料約67萬(wàn)t,品種繁多，其主要來(lái)源于煉鋼廠和煉鐵廠：轉(zhuǎn)爐鋼包磚、電爐鋼包磚、轉(zhuǎn)爐磚、高爐出鐵溝料、魚(yú)雷罐車(chē)料、連鑄三大件、中間包磚、精煉爐用耐火材料等八大類(lèi)。寶鋼廢棄耐火材料再利用工藝流程如下：廢棄耐火材料一分類(lèi)堆放一分揀一除去渣層 破碎（顎破、錘破、對(duì)輥破碎）一一篩選一 規(guī)格料一 摻入新產(chǎn)品中（以10%20%比傷J摻入）。在用后廢棄MgO C 磚的再生利用過(guò)程中，去除碳化鋁是最關(guān)鍵

9、的問(wèn)題。鎂碳磚在使用過(guò)程中與鋼水、鋼渣接觸面會(huì)被鋼水、鋼渣嚴(yán)重侵蝕，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分都產(chǎn)生很大變化。在煉鋼的高溫過(guò)程中，MgOC磚中的金屬鋁粉和硅粉就會(huì)與碳發(fā)生氧化還原反應(yīng)而生成Al 4C3 和 SiC。 以用后鎂碳磚為原料再生鎂碳磚時(shí)，制備的再生鎂碳磚里就含有 A14C3,成分，當(dāng)再生鎂碳磚熱處理或烘烤時(shí),結(jié)合劑產(chǎn)牛的水就會(huì)與 Al 4c3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：Al 4c3+12H20=4A1(OH)3+3CH4該化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生下列現(xiàn)象：甲烷的氣味和再生產(chǎn)品膨脹裂紋甚至粉化，導(dǎo)致了再生制品性能?chē)?yán)重下降。因此，若把用后鎂碳磚作為有用的再生鎂碳磚原料， 就必須在熱處理前除去鎂碳磚內(nèi)的 Al 4C3O

10、為此，本試驗(yàn)在前道處理工藝中采取 高溫化學(xué)反應(yīng)的方法，在特定的技術(shù)條件下，使Al4c3按反應(yīng)式(1)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)， 同時(shí)再生原料中的MgO也與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：MgO+H2O=Mg(OH)2。通過(guò)上述 處理后的物料，方為合格的制備新 MgOC磚產(chǎn)品的二次顆粒原料。試驗(yàn)過(guò)程 首先將試驗(yàn)的廢棄鎂碳磚原料進(jìn)行深加工處理，得到鎂碳磚二次顆粒原料。再利 用二次顆粒原料作為新鎂碳磚的主要原料進(jìn)行新 MgOC磚的制備。 試驗(yàn)過(guò)程：首先將試驗(yàn)的廢棄鎂碳磚原料進(jìn)行深加工處理，得到鎂碳磚二次顆粒原料。 再利用二次顆粒原料作為新鎂碳磚的主要原料進(jìn)行新MgO-C磚的制備。制備二次顆粒原料的試驗(yàn)工藝：用后廢鎂碳磚制品經(jīng)過(guò)

11、去除渣層、 揀選、磁選、破粉碎等加工處理和分級(jí)篩選后 得到二次顆粒原料。利用二次顆粒原料制備 MgO. C磚的試驗(yàn)：2. 4. 2 利用二次顆粒原料制備MgO-C礙的試臉 工藝(困1).次顆制原料 樸先新原料 添加劑 煉合禍4L肥料，混然困科:媯處理取0 C酢制品圖】利用二次顆粒原料制備MgM-C跨的工藝圖六.首鋼廢棄耐火材料集中回收工藝根據(jù)首鋼廢棄耐火材料來(lái)源和特性，首鋼開(kāi)發(fā)了 一種廢棄耐火材料集中回收 再利用工藝，如圖所示。具體工藝流程為：廢棄耐火材料經(jīng)過(guò)集中收集，分選和切割，分為變質(zhì)層和 原生層兩部分，其中變質(zhì)層主要由亞鐵侵蝕造成，在變質(zhì)層表面含有一定量的磁 性鐵，經(jīng)過(guò)破碎和磁選可以將含

12、鐵物質(zhì)分離出來(lái)， 分離的含鐵顆粒可以作為燒結(jié) 配料使用，不含鐵顆粒可以進(jìn)入煉鋼造渣劑配料使用。 原生層經(jīng)過(guò)分選后，將鎂碳、鎂鋁碳、鋁碳等材料分開(kāi)，經(jīng)過(guò)分級(jí)破碎后，將不同粒級(jí)的顆粒作為耐火材 料配料使用。一些高檔次耐火材料，例如水口、滑板、塞棒等材料，可以經(jīng)過(guò)修 補(bǔ)后繼續(xù)使用，也可以采用降級(jí)使用的方式回收利用。廢棄耐火材料再利用工藝流程圖耐火材料骨料該回收工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念，本工藝處理的是鋼鐵企業(yè) 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄耐火材料， 產(chǎn)品基本上全部回收利用，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的零 排放； 工藝處理能力靈活，根據(jù)鋼鐵企業(yè)鋼鐵產(chǎn)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、耐火材料壽 命變化，可以靈活調(diào)整工藝設(shè)備配置和處理能

13、力； 經(jīng)濟(jì)效益高，本工藝?yán)玫?是廢棄的耐火材料，經(jīng)過(guò)加工處理后，生產(chǎn)的產(chǎn)品多為高附加值產(chǎn)品，在當(dāng)前資 源、能源緊張的市場(chǎng)條件下，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益；市場(chǎng)供銷(xiāo)穩(wěn)定，由于本工藝依托鋼鐵企業(yè)的廢棄資源，每年鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄耐火 材料數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于處理企業(yè)來(lái)說(shuō)有穩(wěn)定的資源來(lái)源， 生產(chǎn)的產(chǎn)品主要回用鋼鐵企業(yè)，有穩(wěn)定的用戶(hù)，因此市場(chǎng)供銷(xiāo)有保障。七廢棄耐火材料資源化展望目前廢棄耐火材料的應(yīng)用具有了一定的規(guī)模化。其中廢鐵溝料、廢鎂碳磚已全部得到了利用；廢高鋁磚利用率約62；粘土磚利用率約20 '-25；轉(zhuǎn)爐、電爐磚經(jīng)分選加工成噴補(bǔ)料、涂抹料。在配入法方面，已將廢耐材應(yīng)用于各種材質(zhì)的耐火材料生產(chǎn)，部分品種廢耐材已全部予以利用。在再生致密耐火骨料的應(yīng)用方面也取得了很大的突破，尤其是采用化學(xué)試劑分